1000MW机组发电机介绍解析课件.ppt

1、1发电机简介 生产厂家：上海电气有限公司 型号：THDF 125/67 T：三相汽轮发电机 H：氢冷（发电机腔）D：转子绕组直接轴向气体冷却 F：定子绕组直接水冷 125：转子本体的直径为125cm 67：定子铁芯的长度670cm21000MW发电机概述 THDF l25/67发电机采用德国SIEMENS集团的最新技术，性能优良，为具有国际先进水平的成熟产品，发电机出力裕度大。THDF l25/67发电机的原设计容量为115OMVA，定子电压27kV，氢压0.5MPa。SIEMENS公司在2001年针对该型发电机进行了l15O MVA的型式试验。该发电机为水氢氢冷却方式，即：定子绕组水内冷，转

2、子绕组和定子 主 出 线 氢 内 冷，铁 心 轴 向 氢 冷。31000MW发电机外形结构4发电机转子5基本参数 额定功率1000MW 额定容量1111MVA 最大连续输出容量 不小于1222MVA 额定电压27kV 额定功率因数 0.9（滞后）频率50Hz 额定转速3000r/min6 定子、转子、定子铁芯绝缘等级：F（注：按B级绝缘温升考核）短路比：0.48效率：98.98（无刷励磁）承受负序电流能力稳态：I2/IN 6暂态：（I2/IN）2t 6秒7 额定氢压：0.5MPa（g）漏氢量(折算为额定氢压下的保证值)12Nm3/24h 噪音：85 dB(A)8发电机性能 汽轮发电机使用寿命：

3、在说明书规定的各种条件下发电机的使用寿命为35年 机组在使用寿命期内，在额定负荷和1.05倍额定电压下运行时，能承受出线端任何形式的突然短路而不发生导致立即停机的有害变形，而且还能承受非同期误并列的冲击。9 机组在其保证使用寿命期内，能承受下表工况并保证机组在以下给定次数下计算寿命消耗不大于75：冷态起动冷态起动停机停机72h以上以上(金属温度金属温度约低于该测点满负荷温约低于该测点满负荷温度的度的40)200 次次温态起动温态起动停机停机10-72h以内以内(金属温金属温度约低于该测点满负荷度约低于该测点满负荷温度的温度的40至至80)1200次次热态起动热态起动停机小于停机小于10h(金属

4、温度金属温度约低于满负荷温度的约低于满负荷温度的80)5000次次极热态起动极热态起动停机停机1h以内以内(金属温度仍金属温度仍维持或接近其满负荷值维持或接近其满负荷值)300次次负荷阶跃负荷阶跃10%额定负荷额定负荷12000次次10 机组能安全连续地在47.551.5Hz范围内运行，当频率偏差大于上述频率值时偏周波偏周波限制限制47.551.5Hz无限制51.5Hz在低压叶片的寿命期内总计不超过2小时11 发电机组的年运行小时数不小于8000小时，年利用小时数不小于6500小时。大修间隔不少于6-10年（依据不同运行模式）。发电机采用水、氢、氢冷却方式 发电机的励磁型式，采用旋转无刷励磁1

5、2发电机运行要求 直接冷却的冷氢温度范围为35-46，氢冷却器冷却水进水温度一般不超过38 的规定。发电机内氢气纯度不低于95%时，发电机应能在额定条件下发出额定功率。但计算和测定效率时的基准氢气纯度为98%。13 发电机线圈冷却水的温度范围为40-50。应设有自动调节装置对入口水温进行调节，冷却水温度波动范围不大于2。线圈出口水温不得大于85。发电机线圈冷却水质透明纯净，无机械混杂物。电导率（25）2S/cm（定子线圈独立水系统）pH值 7.09.0 硬度 2微克当量/L（2gE/L）14 定子线圈内冷却水允许断水时间在带满负荷运行的情况下不少于30秒，在一定条件下可以允许短时间持续运行 1

6、 小时 15 负荷的运行方式。发电机轴承排油温度不超过70，运行中轴瓦金属最高温度不应超过90。15发电机的过负荷能力 发电机应具有一定的短时过负荷能力。从额定工况下的稳定温度起始，应能承受1.3倍额定定子电流下运行至少一分钟。允许的电枢电流和持续时间（直到120秒）如下：机械结构的设计应按照假设每年运行在上述定子电流下的次数不超过两次设计时间（秒）时间（秒）103060120电 枢 电 流（%）22615413011616 在额定工况稳定温度下，发电机励磁绕组能在励磁电压为125%额定值下运行至少一分钟，允许的励磁电压与持续时间（直到120秒）如下：时间（秒）时间（秒）103060120励磁

7、电压（励磁电压（%）20814612511217 发电机具有进相运行能力。在功率因数0.95（超前）情况下，发电机能带额定负荷长期连续运行，各部件温度和温升不超过允许值。发电机应具有频繁启停等调峰（变负荷、两班制）运行能力。当电网需要时，发电机应能允许调峰运行。允许启停次数不少于10000次，而不产生有害变形。18电压和频率变化范围电压和频率变化范围：发电机在额定功率因数下，电压变化范围为5%，频率变化范围为2%时，应能连续输出额定功率轴承、轴振动值轴承、轴振动值：发电机在稳态运行工况(额定转速)下运行时，轴承座振动限值(双倍振幅)在水平、垂直方向不大于0.025mm，轴颈双振幅相对位移限值在

8、轴与垂直成45方向不大于0.05mm。发电机过临界转速时，轴承座的双倍振幅振动限值在水平、垂直方向不大于0.08mm，轴颈双振幅相对位移限值在轴与垂直成45方向不大于0.15mm。定子绕组振动应不大于120m；定子机座振动应不大于10m；19设计结构特点 根据定子绕组绝缘结构的特点，不需装设定子匝间短路保护。转子采用轴向径向通风结构，转子绕组上的通风孔采用中间铣孔结构 避免转子绕组匝间短路的措施如下：匝间绝缘采用二层上胶匝间垫条，分别与上、下匝铜线粘结，并严格按照工艺要求在加热、加压条件下固化，以确保转子匝间不发生短路。20旋转无刷励磁系统旋转无刷励磁系统 励磁方式：采用常规交流励磁机带旋转整

9、流器的无刷励磁系统。励磁系统的励磁电压响应时间：上升值不大于0.5s,下降值不大于0.5s。发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统应能保证连续运行。励磁设备的短时过负荷能力应大于发电机转子短时过负荷能力。励磁系统的强励电压倍数应不小于1.8，允许强励时间不低于10秒。电压响应比不低于2倍/秒21阶跃响应 在发电机空载时，阶跃量为发电机额定电压的5。发电机端电压超调量不大于阶跃量的30；振荡次数不超过3次；调整时间不超过10秒，电压上升时间不大于0.8s。发电机为额定负载，阶跃量为发电机额定电压的14。有功功率波动次数不大于5次；阻尼比大于0.1，调节时间不超过1

10、0秒s。发电机零起升压时，发电机端电压应稳定上升，其超调量不超过额定值的5。22励磁调节器的调压范围 自动调节范围，发电机空载时应能在80110额定电压范围内稳定平滑调节。手动调节范围，上限不低于发电机额定励磁电流的130，下限不高于发电机空载额定励磁电压的10。在发电机空载运行状态下，自动电压调节器的调压速度，应不大于1额定电压/秒；不小于0.3额定电压/秒。励磁系统在发电机变压器高压侧对称或不对称短路时，应能正常工作。23 发电机甩额定无功功率时，机端电压应不大于甩前机端电压的1.15倍，振荡不超过3次。励磁设备应能经受同步发电机任何故障和非正常运行而不损坏。励磁调节装置应具有动作符合机组

11、及系统特性的强励电流瞬时限制和保护、过励限制和保护、低励限制和保护、伏/赫（V/Hz）限制及保护和电力系统稳定器（PSS）等附加功能单元。励磁调节装置的各项限制和保护装置的定值配合，励磁装置的内部保护应动作于切至备用。24操作与控制 能够进行就地、远方的灭磁开关分合，调节方式和通道的切换以及增减励磁和PSS的投退操作。能够与自动准同期装置和DCS等装置的接口。励磁装置在一路工作电源失去和恢复时应保持发电机工作状态不变，且不误发信号。25可靠性 励磁系统强行切除率不大于0.1%。因励磁系统故障引起发电机强迫停运次数不大于0.25次/年。自动电压调节器（包括PSS）投入率不低于99%。26交流励磁

12、机 交流励磁机应适应带整流负载的要求，并应有较大的储备容量，在发电机出口三相短路或不对称短路时不应损坏。交流励磁机冷却系统应有必要的防尘措施。27副励磁机 副励磁机采用永磁式恒压发电机，具有较好的外特性，从发电机空载到强行励磁时，其端电压变化应不超过1015额定值。副励磁机出口装设熔断器保护。28旋转整流器 旋转整流装置，当并联支路中1个支路退出运行时，能保证要求的强励倍数。同一相有2个支路退出运行时，发电机能带额定负荷运行。旋转熔断器、整流元件在运行中不会产生疲劳损坏或发生明显的特性改变。熔断器损坏应有信号指示，可通过闪频仪检测29自动电压调节器（AVR）AVR采用数字微机型，其性能应可靠。

13、它应有2个冗余主控制器A和B，分别接受来自不同的PT和CT二次侧的信号量。当工作系统故障时，将无扰切换转至备用系统，此时不应造成发电机无功功率的明显波动，任一系统均能在在线情况下维修而不影响另一系统的运行。每一个主控制器都包含手动励磁控制功能。30 该励磁控制系统除了包括较完善的控制功能外还应有：具有自动启动和手动启动两种方式；具有用于硬件和软件的自诊断功能，能及时的检测出异常情况并提供处理步骤；具备过渡状态的记录功能，以实现故障分析和试验分析。AVR应有励磁机时间常数补偿，以加快励磁系统响应速度。31 自动励磁调节器有与ASS（模拟仿真系统）和DEH，DCS直接连接的硬接线接口，并留有通讯接

14、口与电厂电气监控系统实现数字接口，并负责与电厂电气监控系统的接口配合与转换。自动励磁调节器设有专用PC机来实现人机对话、事故追忆、定值整定和数据管理等功能。AVR具备逆变灭磁功能。AVR设有发电机磁场回路绝缘监测功能。AVR设有励磁机磁场回路一点接地保护功能。AVR的任一元件故障不应造成发电机停机。励磁系统应具有AVC功能，以满足远方调度端对AVC的要求。32发电机技术数据序号序号名名 称称单位单位设计值设计值1发电机型号THDF 125/672最大连续输出容量MVA12223额定功率因数cosN0.94定子额定电压UNkV275定子额定电流INA237786额定频率fNHz507额定转速nN

15、r/min30008额定励磁电压UfN（80）V43733序号序号名名 称称单位单位设计值设计值9额定励磁电流IfNA588710空载励磁电压(75)V14411空载励磁电流A195212定子线圈接线方式YY13冷却方式水氢氢14励磁方式无刷励磁34发电机参数性能序号序号名名 称称单位单位设计值设计值1定子每相直流电阻（20）1.07810-32转子线圈直流电阻（20）0.06053定子每相对地电容F0.3324转子线圈自感H0.655直轴同步电抗Xd%261.46横轴同步电抗Xq%248.47直轴瞬变电抗（不饱和值）Xdu%26.48直轴瞬变电抗（饱和值）Xd%23.89短路比 SCR0.4

16、835序号序号名名 称称单位单位设计值设计值10允许频率偏差%3211允许定子电压偏差%512进相运行能力MW1000MW，功率因数超前0.9513允许误并列能力寿命范围内能承受最恶劣情况120误并列2次，其余角度的非同期误并列可折算至120误并列2次14调峰能力允许10000次起停机15发电机使用寿命年301636振动值序号序号名名 称称单位单位设计值设计值1一阶临界转速r/min7202二阶临界转速r/min21003临界转速轴承/轴振动值垂直mm0.08/0.154临界转速轴承/轴振动值水平mm0.08/0.155额定转速时轴承/轴振动值垂直mm0.025/0.056额定转速时轴承/轴振

17、动值水平mm0.025/0.0537损耗和效率（无刷，额定条件下）38序号序号名名 称称单位单位设计值设计值1定子线圈铜耗Qcu1(75)kW22232定子铁耗QfekW7903励磁损耗Qcu2(75)kW25504短路附加损耗QKdkW23645机械损耗QmkW19866总损耗 QkW102737满载效率%98.98绝缘等级和温度序号序号名称名称单位单位设计值设计值1定子线圈绝缘等级F2转子线圈绝缘等级F3定子铁芯绝缘等级F4定子铁芯温度（额定工况）985定子线圈温度（额定工况）676转子线圈温度（额定工况）827定子铁芯温度（MCR工况）998定子线圈温度（MCR工况）679转子线圈温度（

18、MCR工况）8910定子端部结构件允许温度（额定工况）8211定子端部结构件允许温度（MCR工况）8839冷却介质的压力、流量和温度 序号序号名称名称单位单位设计值设计值1定子冷却水进口水温482定子冷却水出口水温（额定工况）703定子冷却水电导率S/cm0.51.54定子冷却水PH值7.09.05氢气冷却器数目46氢气冷却器进水温度387氢气冷却器出水温度488额定氢压MPa(g)0.59最高允许氢压MPa(g)0.5210发电机漏氢量Nm3/24h1211发电机内氢气纯度（额定）%9812发电机内氢气纯度（最小）%9513发电机内氢气湿度（露点）-25-540 序号序号名称名称单位单位设计

19、值设计值14轴承润滑油进口温度4515轴承润滑油出口温度6516轴承润滑油流量L/min354每只瓦17密封油装置冷却器冷却水量t/h5318密封瓦进油温度4419密封瓦出油温度6720密封油流量21氢侧（不适用）L/min22空侧L/min15.923密封油泵数量台324密封瓦温度9025密封油压力MPa氢压+0.12MPa41无刷励磁系统技术数据序号序号名称名称单位单位设计值设计值1型号ELR70/90-30/6-202额定功率kW45003额定电压V6004额定电流A75005额定转速r/min30006相数37冷却方式空气8环境温度439绝缘等级F10峰值电压（最高电压）%18011电

20、枢绕组接线方式6Y42主励磁机：序号序号名称名称单位单位设计值设计值12励磁电压V6013励磁电流A11414励磁绕组直流电阻（75）约0.5215电枢绕组直流电阻（75）约0.000316电抗和时间常数17 电枢漏抗XL%0.19218瞬变电抗Xd%0.47519超瞬变电抗X”d%0.27820负序电抗X”2d%0.26221开路时间常数Tdos1.722电压调节范围%523每相整流元件数10个支路，每个支路2个元件43副励磁机序号序号名称名称单位单位设计值设计值1型号ELP 50/42-30/162额定容量kVA653额定功率因数0.64相数35极数166额定转速r/min30007额定频

21、率Hz4008额定电压V2209额定电流A19510定子线圈连接方式8Y11引出线端数目444序号序号名称名称单位单位设计值设计值11绝缘等级F12与原动机连接方式联轴器13冷却方式空气14励磁方式永磁15耐电压试验（1分钟）V2.516温升极限（额定负荷、额定冷却空温）17定子绕组（说明测量方法）K6018定子铁芯（说明测量方法）K8045旋转整流装置序号序号名称名称单位单位设计值设计值1旋转整流元件的额定电流A6902旋转整流元件的额定反向电压V26003每臂每相的并联元件数个204每臂每相的串联元件数个15快速熔断器的数量个106快速熔断器的额定电流A8007快速熔断器的额定电压V100

22、046磁场断路器序号序号名称名称单位单位设计值设计值1额定电压V5002额定电流A2503开断电流A160004控制电压（直流）VD.C110/22047AVR性能序号序号名称名称单位单位设计值设计值1自动电压调整范围201102手动调整范围101103调整偏差（精度）0.54AVR配置2通道5顶值电压倍数/强励时间1.8/106顶值电流倍数1.57响应时间s0.58过渡状态记录分辨率ms19单次记录长度s10总体记录长度s48发电机的主要保护发电机差动保护，发电机负序电流保护，发电机失磁保护，发电机逆发电机差动保护，发电机负序电流保护，发电机失磁保护，发电机逆功率保护和程跳逆功率保护，发电机复合电压闭锁过流保护功率保护和程跳逆功率保护，发电机复合电压闭锁过流保护发电机发电机95%定子接地保护定子接地保护，发电机三次谐波定子接地保护发电机三次谐波定子接地保护发电机低频保护发电机低频保护发电机高频率保护发电机高频率保护发电机过电压保护发电机过电压保护发电机突加电压保护（误上电保护）发电机突加电压保护（误上电保护）发电机过励磁保护发电机失步保护发电机对称过负荷保护发电机对称过负荷保护4950